【技术实现步骤摘要】
一种全自动接触式测量装置与方法
本专利技术属于零件表面尺寸测量
,涉及一种全自动接触式测量装置与方法。
技术介绍
对大尺寸表面粗糙的多孔材料工件进行多点长度、宽度、高度等尺寸的测量通常难以保证精度和效率。此类工件在实际生产中,大多采用人工测量的方法,缺点是人为测量误差大,测量效率低下,劳动强度大,一般只能能实现抽检,存在品质失控的风险。另外传统的三坐标测量设备通过记录传感器与工件触碰的位置获知工件的尺寸,这要求设备本身必须保证在各个测量位置具备较高的尺寸精度,使得传统的针对大尺寸工件的大型三坐标测量设备价格昂贵,使用、维护的成本也比较高;此外传统的三坐标测量设备难以实现对工件底部的测量,只能通过测量工件上表面的高度推测工件的厚度,而无法获得工件的准确厚度。中国专利CN108592816A揭示了一种通过光学三角测量法测量大尺寸工件尺寸的方案。该方案通过对工件扫描实现快速检测。但是该方案存在以下缺陷:1、工件表面通常存在气孔和毛刺,对光学测量结果造成了干扰;2、该方案只能扫描工件的上表面,对侧面和底面无法实现测量,因而无法完整反映出工件的几何尺寸。此外,如果上表面边缘存在缺陷也会对光学测量结果造成干扰。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全自动接触式测量装置与方法。专门针对表面存在气孔和毛刺的大尺寸工件的几何尺寸进行快速、高精度测量的装置,运用接触式位移传感器测量工件的尺寸,避免了现有的测量方法的弊端,使得测量装置能够避免工件表面气孔和毛刺对精度的影响,使大尺寸工件的测量更加高效、精确,并能够适应较为复杂的工件外形,同 ...
【技术保护点】
1.一种全自动接触式测量装置,其特征在于,包括测试台架、纵向滑动设置在测试台架上并可固定放置被测工件的纵向滑台、以及悬于测试台架上方的横梁,在横梁上设有可沿其横向来回移动的至少一个测量臂,所述测量臂包括可在横梁上沿横向来回移动的上横移底座、安装在上横移底座上的升降杆、以及安装在升降杆底端的第一接触式位移传感器组件,所述第一接触式位移传感器组件包括测量方向分别沿垂直向下、横向和/或纵向的若干接触式位移传感器,其分别为测量方向垂直向下的Z‑接触式位移传感器、测量方向沿横向相对布置的X‑接触式位移传感器和X+接触式位移传感器,以及测量方向沿纵向相对的Y‑接触式位移传感器和Y+接触式位移传感器;所述测试台架上在纵向滑台下方位置还设置有可沿横向来回移动的顶升测量部,所述顶升测量部包括可沿测试台架横向来回移动的顶升底座、设置在顶升底座上的升降板,以及安装在升降板上并高于其顶端的一个接触式位移传感器,即测量方向垂直向上的Z+接触式位移传感器。
【技术特征摘要】
1.一种全自动接触式测量装置,其特征在于,包括测试台架、纵向滑动设置在测试台架上并可固定放置被测工件的纵向滑台、以及悬于测试台架上方的横梁,在横梁上设有可沿其横向来回移动的至少一个测量臂,所述测量臂包括可在横梁上沿横向来回移动的上横移底座、安装在上横移底座上的升降杆、以及安装在升降杆底端的第一接触式位移传感器组件,所述第一接触式位移传感器组件包括测量方向分别沿垂直向下、横向和/或纵向的若干接触式位移传感器,其分别为测量方向垂直向下的Z-接触式位移传感器、测量方向沿横向相对布置的X-接触式位移传感器和X+接触式位移传感器,以及测量方向沿纵向相对的Y-接触式位移传感器和Y+接触式位移传感器;所述测试台架上在纵向滑台下方位置还设置有可沿横向来回移动的顶升测量部,所述顶升测量部包括可沿测试台架横向来回移动的顶升底座、设置在顶升底座上的升降板,以及安装在升降板上并高于其顶端的一个接触式位移传感器,即测量方向垂直向上的Z+接触式位移传感器。2.根据权利要求1所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,所述接触式位移传感器包括传感器本体和沿在对应测量方向上弹性伸缩的触头。3.根据权利要求2所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,所述触头与被测工件测量面的最大接触宽度不小于被测工件表面气孔的直径。4.根据权利要求2所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,使得所述接触式位移传感器的触头被压缩的力在工件表面产生的压强能够克服工件表面毛刺的屈服力。5.根据权利要求2所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,所述触头的端部还设有接触滚轮,且同一测量方向上的不同接触式位移传感器的接触滚轮的中心轴的方向一致。6.根据权利要求1所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,所述接触式位移传感器分别通过传感器防撞块安装在升降杆或升降板上,所述传感器防撞块通过磁性器件吸附安装在升降杆或升降板上,且所述传感器防撞块距离对应接触式位移传感器的顶端的距离不大于该接触式位移传感器的最大许可压缩量。7.根据权利要求1所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,所述升降杆内部中空,并在中空处布置有可沿其垂直上下移动的活塞杆和驱动连接所述活塞杆的升降气缸,所述活塞杆的端部位置安装所述Z-接触式位移传感器。8.根据权利要求1所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,所述测试台架在纵向滑台行程的中间位置设有中部横向支架,在中部横向支架上设有三个所述顶升测量部,其中两个顶升测量部分别位于纵向滑台行程两侧,另一个顶升测量部位于纵向滑台行程下方。9.根据权利要求1所述的一种全自动接触式测量装置,其特征在于,所述纵向滑台上沿纵向相对设置有纵向定位板与纵向定位气缸,在纵向定位板与纵向定位气缸上接触被测工件的一侧加工有纵向定位面;所述测试台架在纵向滑台行程的前端位置设有前部横向支架,在前部横向支架上固定设有分别位于纵向滑台两侧的两块间距不超过被测工件横向长度的辅助定位板,所述辅助定位板朝向被测工件的一侧加工有辅助定位面,且当纵向滑台移动至测试台架前端时,辅助定位板的辅助定位面与纵向定位板的纵向定位面共面对齐。10.一种全自动接触式测量方法,其采用如权利要求1-9任一所述的全自动接触式测量装置实施,其特征在于,该测量方法分为厚度测量、长度测量与宽度测量三种模式,其中,厚度测量步骤具体为:(1-1)建立基于横向、纵向与垂向的X-Y-Z坐标系,使测量臂返回安全位置(X0,Y0,Z0)并使顶升测量部下降到底后,将已知尺寸的标准工件放置于纵向滑台上的测量位置处,记录标准工件在第一厚度测量位置(XT,YT,ZT)的厚度为T0;(1-2)移动测量臂与纵向滑台,使Z-接触式位移传感器处于设定的第一厚度测量位置(XT,YT,ZT)的正上方的准备位置,即(XT,YT,ZT+S),S为此时Z-接触式位移传感器与标准工件的被测位置表面的距离;(1-3)测量臂垂直下降距离S+P,使Z-接触式位移传感器接触工件上表面并使得其触头被压缩,同时顶升测量部的Z+位移传感器顶起,使Z+位移传感器的触头接触标准工件下表面,Z+位移传感器被压缩,分别记录Z-接触式位移传感器与Z+接触式位移传感器的被压缩行程为P1、P2;(1-4)测量臂抬升,顶升测量部下降,使得Z-接触式位移传感器与Z+接触式位移传感器的触头脱离标准工件表面;(1-5)重复上述步骤(1-1)~步骤(1-4),记录其余测量位置标准工件的厚度,以及对应Z-接触式位移传感器与Z+接触式位移传感器的被压缩行程;(1-6)以被测工件替代标准工件,并按照步骤(1-1)~步骤(1-4)的方式,得到第一厚度测量位置处的Z-接触式位移传感器与Z+接触式位移传感器的被压缩行程P1`、P2`,即根据公式计算得到被测工件在第一厚度测量位置处上下两个测量面之间的厚...
【专利技术属性】
技术研发人员:蒋知峰,孔谅,周春立,金鑫,张立中,梁诚,张悦,
申请(专利权)人:上海交通大学,上海宝业机电科技有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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